KR101883837B1

KR101883837B1 - 복합 자동 용접 장치

Info

Publication number: KR101883837B1
Application number: KR1020170110630A
Authority: KR
Inventors: 정찬우
Original assignee: 정찬우
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-08-01
Also published as: WO2019045234A1

Abstract

본 발명은 본 발명은 일 장치를 통해 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 등 서로 다른 이종의 용접 방식 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 적용하여 용접 대상 관부의 길이방향 또는 원주방향에 대한 일련의 용접 과정이 자동으로 수행되도록 한 복합 자동 용접 장치에 관한 것으로, 상세하게는 용접 대상 관부가 안착되며 안착된 상기 관부를 전, 후 방향으로 이송하거나 관부의 원주방향으로 회전시키도록 구성되는 대차부; 상기 대차부의 일측에 이격되며 직립형으로 고정 설치되는 타워; 상기 타워에서 상기 대차부에 안착된 관부를 향하도록 설치되는 작업대; 상기 작업대에 설치되고 상기 대차부에 의해 이송되거나 회전하는 관부의 용접부위에 인접하여 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 통해 상기 관부의 용접부위를 용접하는 용접부; 및 상기 대차부와 작업대의 구동과 상기 용접부의 용접 방식 및 설정을 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

복합 자동 용접 장치{Combined automatic welding equipment}

본 발명은 일 장치를 통해 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 등 서로 다른 이종의 용접 방식 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 적용하여 용접 대상 관부의 길이방향 또는 원주방향에 대한 일련의 용접 과정이 자동으로 수행되도록 한 복합 자동 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마를 이용한 용접은 높은 열원을 사용하여 국부적인 열 영향을 끼침으로 인해, 다른 일반 용접과는 달리 용접속도가 빠르고 열영향부가 좁아 변형과 조직의 성질변화가 적다는 이점이 있다.

이러한 플라즈마 용접은 파이프의 제조공정에서도 흔히 이용되는데, 특히 곡면으로 성형된 부재의 길이방향 용접에 많이 적용되고 있다.

이렇게 제조된 제품의 단관과 단관을 결합하는 원주 용접에 있어서는 구경이 적은 튜브나 파이프류의 초층 용접은 티그용접이 적용되고 있으며, 초층을 제외한 나머지 적층은 티그용접을 그대로 사용하여 적층하거나, 개스 메탈 아크 용접법(GMAW) 혹은 플럭스 코어드 아크 용접(FCAW)법을 사용하여 나머지 개선에 대한 용접을 하고 있다.

이처럼 용접 대상 관의 종류와 그 제조 방법에 있어 산업 현장에서는 각각 최적의 용접 방식을 적용하고 있으며, 특히 초층과 적층의 용접이 요구되는 경우 적어도 두 가지 이상의 용접 방식이 병행되어햐 함으로 용접 방식별로 각각의 전용 설비를 갖추어야 할 뿐 아니라 각각의 전용 설비로 용접 대상 관을 이동시켜야 하는 등으로 인하여 용접 작업에 많은 시간이 소용됨은 물론 그에 따른 제조 비용의 상승을 초래하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0561075(2006.03.16.)

따라서 본 발명의 목적은 일 장치를 통해 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 등 서로 다른 이종의 용접 방식 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 적용하여 용접 대상 관부의 길이방향 또는 원주방향에 대한 일련의 용접 과정이 자동으로 수행될 수 있는 복합 자동 용접 장치를 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합 자동 용접 장치는, 용접 대상 관부가 안착되며 안착된 상기 관부를 전, 후 방향으로 이송하거나 관부의 원주방향으로 회전시키도록 구성되는 대차부; 상기 대차부의 일측에 이격되며 직립형으로 고정 설치되는 타워; 상기 타워에서 상기 대차부에 안착된 관부를 향하도록 설치되는 작업대; 상기 작업대에 설치되고 상기 대차부에 의해 이송되거나 회전하는 관부의 용접부위에 인접하여 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 통해 상기 관부의 용접부위를 용접하는 용접부; 및 상기 대차부와 작업대의 구동과 상기 용접부의 용접 방식 및 설정을 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 작업대는, 상기 타워로부터 승강 가능하도록 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 용접부는, 상기 작업대의 상부면에 직립형으로 고정 설치되는 종프레임; 상기 종프레임으로부터 승강하면서 좌, 우 방향으로 이동하도록 설치되는 횡프레임; 상기 대차부를 향하는 횡프레임의 일단에 설치되며 상기 관부의 원주방향과 동일한 방향 또는 관부의 원주방향과 직교하는 방향으로 회전하는 회전축을 구비한 회전모터; 상기 회전모터의 회전축을 중심으로 상호 동일한 각도를 갖도록 이격 설치되며 상기 회전축과 연동하여 회전하는 복수의 회전브라켓; 상기 복수의 회전브라켓에 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 및 서브머지드 아크 용접(SAW)을 위해 각각 장착되며, 상기 관부에 인접하여 대면하도록 구성되는 복수의 용접헤드부;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 회전모터는,상기 대차부를 향하는 횡프레임의 일단으로부터 관부의 길이방향을 따라 전, 후 방향 이동하도록 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 대차부는, 복수의 주행롤러가 구비되며 상기 용접 대상 관부가 안착되는 하나 이상의 안착대; 상기 안착대의 하부에서 상기 주행롤러와 접하면서 상기 관부의 길이방향과 수평하게 설치되는 주행레일; 및 상기 주행레일 상에서 상기 안착대가 전, 후 방향으로 이송되도록 상기 주행롤러에 회전력을 부여하는 제 1구동모터;를 포함하여 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 대차부는, 상기 안착대의 상부면과 관부 사이에서 상호 일정한 이격 거리를 형성하면서 상기 관부의 원주방향과 동일한 방향으로 상기 관부를 회전시키도록 하는 한 쌍의 회전롤러; 및 상기 회전롤러에 회전력을 부여하는 제 2구동모터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 한 쌍의 회전롤러는 상호 이격 거리가 조정될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 복합 자동 용접 장치에서는 일 장치를 통해 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 등 서로 다른 이종의 용접 방식 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 적용하여 용접 대상 관부의 길이방향 또는 원주방향에 대한 일련의 용접 과정이 자동으로 수행될 수 있도록 함으로써 관부에 대한 용접에 있어 범용성과 효율성을 향상시키고 용접 작업에 소용되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 자동 용접 장치를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 자동 용접 장치를 나타내는 정면도.
도 3a은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 자동 용접 장치를 나타내는 측면도.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업대의 승강 상태를 나타내는 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접부를 나타내는 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전브라켓과 용접헤드부를 나타내는 측면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접헤드부의 작동 상태를 나타내는 사시도.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 자동 용접 장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 자동 용접 장치를 나타내는 정면도이며, 도 3a은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 자동 용접 장치를 나타내는 측면도이다. 그리고 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작업대의 승강 상태를 나타내는 측면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접부를 나타내는 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전브라켓과 용접헤드부를 나타내는 측면도이다. 또한 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접헤드부의 작동 상태를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 복합 자동 용접 장치는 용접 대상 관부에 대하여 일련의 용접 과정이 자동으로 수행되도록 하면서, 상기 관부(1)의 직경이나 접합부위의 개선 형상 등의 특성을 고려하여 하나 이상의 서로 다른 용접 방식을 선택적으로 적용함으로써 복합적인 용접이 수행될 수 있도록 한다.

여기서 상기 '관부(1)'라 함은 복수의 단관이 나란히 연결되어 상호 가접합된 상태의 관 부재이거나, 평판을 곡면으로 성형함으로써 양단이 상호 접하여 형성되는 절개부위를 갖는 관 부재를 의미하는 것으로, 본 발명의 복합 자동 용접 장치는 상기 관부(1)의 가접합 부위 또는 절개부위(이하 '용접부위')에 대한 용접을 실시하게 된다.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 복합 자동 용접 장치는 대차부(10)와 타워(20)와 작업대(30)와 용접부(40) 및 제어부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 대차부(10)는 용접 대상 관부(1)가 안착되며 안착된 상기 관부(1)를 전, 후 방향으로 이동시키거나 원주방향으로 회전시키도록 구성되어 있다.

즉, 상기 대차부(10)는 관부(1)의 용접부위가 고정된 용접토치와 대면하도록 상기 관부(1)를 전, 후 방향으로 이동 또는 원주방향으로 회전시킴으로써 관부(1)의 길이방향 용접 또는 원주방향 용접이 수행될 수 있도록 한다.

일 예로 상기 대차부(10)는 상부면에 상기 용접 대상 관부(1)가 안착되도록 하며 하부면에는 복수의 주행롤러(101)가 장착된 하나 이상의 안착대(100)와, 상기 안착대(100)의 하부에서 상기 주행롤러(101)와 접하면서 안착된 관부(1)의 길이방향과 수평하게 설치되는 주행레일(110) 및 상기 주행레일(110) 상에서 상기 안착대(100)가 전, 후 방향으로 이송되도록 상기 주행롤러(101)에 회전력을 부여하는 제 1구동모터(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 구조를 갖는 상기 대차부(10)는 관부(1)를 안착시킨 상태에서 상기 주행롤러(101)를 회전시켜 안착대(100)를 전, 후 방향 즉 관부(1)의 길이 방향으로 이동시킬 수 있게 되며, 이하에서 설명하는 용접부(40)에서 선택된 하나 이상의 용접 방식으로 관부(1)의 길이방향에 대한 용접이 수행되도록 할 수 있다.

여기서 안착대(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 관부(1)의 길이를 고려하여 적어도 둘 이상이 상호 이격된 구조로 구성될 수 있으며, 안착된 관부(1)의 일측과 타측을 각각 지지할 수 있도록 하고, 이격된 각각의 안착대(100)는 상기에서 언급한 하나의 제 1구동모터(120)를 통해 상호 연동되어 작동하거나, 각각의 안착대(100)에 하나씩의 제 1구동모터(120)가 장착되어 개별적으로 작동할 수도 있다.

이에 더하여 상기 대차부(10)는 상기 안착대(100)의 상부면과 관부(1) 사이에서 상기 관부(1)를 지지하면서 상호 일정한 이격 거리를 형성하도록 설치되는 한 쌍의 회전롤러(130)를 더 포함할 수 있는 바, 이러한 한 쌍의 회전롤러(130)는 상기 관부(1)의 원주방향과 동일한 방향으로 회전함으로써 지지된 상기 관부(1)를 어느 일 방향으로 회전시킬 수 있다.

그리고 상기 대차부(10)는 상기 안착대(100)에 장착되어 상기 한 쌍의 회전롤러(130)에 회전력을 부여하는 제 2구동모터(140)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우 상기 대차부(10)는 상기 관부(1)를 상기 한 쌍의 회전롤러(130)에 안착시킨 상태에서 상기 제 2구동모터(140)를 작동시켜 상기 관부(1)를 원주방향으로 회전시킬 수 있게 되며, 이하에서 설명하는 용접부(40)에서 선택된 하나의 용접방식으로 관부(1)의 원주방향에 대한 용접이 수행되도록 할 수 있다.

여기서 상기 한 쌍의 회전롤러(130)는 용접 대상 관부(1)의 직경에 유동적으로 대응하기 위하여 상호 이격된 거리가 조정되도록 구성될 수 있다. 일 예로 도면에 도시된 바 없으나 상기 한 쌍의 회전롤러(130)는 상기 안착대(100)의 상부면에서 한 쌍의 고정 블록에 각각 회전 가능하도록 설치되어 있고, 상기 한 쌍의 고정 블록은 각각 볼스크류와 맞물려 이를 회전시키는 모터에 의해 고정 블록이 이동하여 상호 간 이격 거리가 조정됨으로써 도 3b와 같이 관부(1)의 직경이 큰 경우에도 안정적으로 관부(1)를 안착 및 지지하면서 회전시킬 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 복합 자동 용접 장치는 대차부(10)의 전, 후 방향 이동과 안착된 관부(1)의 회전 구동을 통해 관부(1)의 원주방향을 용접하는 'c-seam' 용접과, 관부(1)의 길이방향을 용접하는 'l-seam' 용접 모두에 적용할 수 있는 구조를 제공하게 된다.

한편 상기 타워(20)는 상기 대차부(10)의 일측에 이격되며 지면으로부터 직립형으로 고정 설치되어 있다.

상기 작업대(30)는 상기 타워(20)에서 상기 대차부(10)에 안착된 관부(1)를 향하도록 설치되어 있으며, 상대적으로 안착된 관부(1)보다 상부에 위치하여 관부(1)를 내려다보는 구조로 구성될 수 있다.

이러한 작업대(30)에는 이하에서 설명하는 제어부(50)와 용접부(40)는 물론 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 등을 실시하기 위한 각각의 용접기, 가스 믹서기, 콘솔, 칠러, 쿨러 등의 부자재 등이 수납될 수 있으며, 도 3a에서 도시된 바와 같이 관리자가 탑승하여 관부(1)의 이동 및 회전과 용접 상황을 관찰할 수 있도록 되어 있다.

그리고 상기 작업대(30)는 상기 타워(20)로부터 승강 가능하도록 구성됨이 바람직한 바, 도 3b에 도시된 바와 같이 용접 대상 관부(1)의 직경에 따라 선택적으로 높이를 결정할 수 있도록 한다.

이때 상기 작업대(30)의 승강 구조는 유압실린더, 기어나 체인 구조 등 다양한 공지기술 중 적합한 하나의 승강 구조를 도입하여 구현 가능한 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 용접부(40)는 상기 작업대(30)에 설치되고 상기 대차부(10)에 의해 이동되거나 회전하는 관부(1)의 용접부위에 인접하여 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 이용하여 상기 관부(1)의 용접부위를 용접할 수 있다.

즉 상기 용접부(40)는 앞서 설명한 바와 같이 일 장치를 통하여 플라즈마 아크 용접(PAW) 방식 이외에도 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)이나 서브머지드 아크 용접(SAW) 등 일반적인 용접 방식도 병행될 수 있도록 하여 복합적인 용접을 수행할 수 있도록 하는 것이다.

뿐만 아니라 상기 용접부(40)는 선택된 하나 이상의 용접 방식을 적용함에 있어 해당 용접기의 용접토치가 작업대(30) 상에서 상기 대차부(10)에 안착된 관부(1)의 용접부위에 정확히 위치할 수 있도록 하는 구조를 가질 수 있다.

예를 들면 상기 용접부(40)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 작업대(30)의 상부면에 직립형으로 고정 설치되는 종프레임(400)과, 상기 종프레임(400)으로부터 승강하면서 좌, 우 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 횡프레임(410)과, 상기 대차부(10)를 향하는 횡프레임(410)의 일단에 설치되며 상기 관부(1)의 원주방향과 동일한 방향 또는 관부(1)의 원주방향과 직교하는 방향으로 회전하는 회전축(421)을 구비한 회전모터(420)와, 상기 회전모터(420)의 회전축(421)을 중심으로 상호 동일한 각도를 갖도록 이격 설치되는 복수의 회전브라켓(430) 및 상기 복수의 회전브라켓(430)에 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 및 서브머지드 아크 용접(SAW)을 위해 각각 장착되며 상기 관부(1)에 인접하여 대면하도록 구성되는 복수의 용접헤드부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 상기 횡프레임(410)의 좌, 우 방향 이동 구조는 공지기술에 따른 다양한 유공압 엑츄레이터와 리니어 가이드 등을 적용할 수 있으며, 승강 구조의 경우 상기 횡프레임(410)의 일 부위를 관통하여 맞물리도록 상기 종프레임(400)의 길이방향을 따라 설치되는 볼스크류(401)와 상기 볼스크류(401)를 회전시키기 위한 모터(402)를 구비하고, 상기 모터(402)의 구동에 의한 회전에 따라 상기 횡프레임(410)이 종프레임(400)으로부터 상승하거나 하강할 수 있도록 한다.

상기 횡프레임(410)의 승강은 용접 대상 관부(1)와 대면하게 되는 상기 용접헤드부(440)의 승강을 위한 것인 바, 이는 결과적으로 용접헤드부(440)가 상기 관부(1)의 용접부위와의 거리를 조정하기 위한 것이다.

또한 상기 모터(402)는 서보모터를 적용하여 회전 속도의 미세 조정을 도모할 수 있게 되어, 상기 횡프레임(410)의 승강 조정을 통해 최적의 아크 길이를 유지하게 함으로써 아크의 안정성을 도모할 수 있도록 한다.

상기 회전모터(420)는 상기 횡프레임(410)의 일단에서 설치되어 있으며, 회전모터(420)의 설치 방향이나 감속기 등의 설치 여부에 따라 회전축(421)의 회전방향이 결정될 수 있으며, 상기 관부(1)의 원주방향과 동일한 방향 또는 상기 관부(1)의 원주방향과 직교하는 방향으로만 설치된다면 어떠한 설치 구조를 갖더라도 무방하다.

그리고 상기 회전모터(420)는 상기 대차부(10)를 향하는 횡프레임(410)의 일단으로부터 관부(1)의 길이방향을 따라 전, 후 방향 이동 가능하도록 구성될 수 있는 바, 이는 실질적으로 앞서 설명한 관부(1)의 용접부위와의 거리 조정과 함께 관부(1)의 용접부위에 상기 용접헤드부(440)의 대면 위치를 정확히 할 수 있도록 한다.

한편 상기 회전브라켓(430)은 본 발명의 복합 자동 용접 장치에서 적용되는 서로 다른 이종의 용접방식 각각에 대응하도록 그 개수가 결정될 수 있는 바, 적어도 둘 이상 구비될 수 있다.

도 5에 도시된 바에 따르면, 상기 회전축(421)을 중심으로 90도의 각도로 간격을 형성하면서 2개의 회전브라켓(430)이 상기 회전축(421)에 결합되어 있으며, 이때 하나의 회전브라켓(430)에는 플라즈마 아크 용접(PAW)을 위한 용접헤드부(이하 '제 1용접헤드부(450)'라 칭함)가 설치되고 다른 하나의 회전브라켓(430)에는 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)을 위한 용접헤드부(이하 '제 2용접헤드부(460)'라 칭함)가 설치된 예를 도시하고 있다.

상기 제 1 및 제 2용접헤드부(450, 460)는 각각 기본적으로 관부(1)의 용접부위에 대면하여 아크를 발생하기 위한 용접 토치(451, 461)와 필요에 따라 와이어의 공급을 위한 와이어 송급기(452, 462)를 포함할 수 있고, 제 2용접헤드부(460)의 경우 공급되는 와이어에 진동을 부여 하기 위한 오실레이터(463)를 더 포함할 수 있으며, 이들 부재는 각각의 회전브라켓(430)에 고정되도록 결합되어 있다.

이들 제 1 및 제 2용접헤드부(450, 460)는 동일 회전 반경 내에서 상호 90도의 각도 간격을 가지고 있으며, 제 1 및 제 2용접헤드부(450, 460)의 용접 토치(451, 461)의 방향 역시 90도의 간격이 유지되어 상기 회전축(421)의 90도 회전 시 공통적으로 동일 위치를 향하게 된다.

즉, 각각의 용접헤드부(440)는 상호 동일한 각도 간격을 갖게 됨으로 어느 하나의 용접헤드부(440)가 관부(1)의 용접부위에 대면하고 있다면, 다른 용접헤드부(440) 역시 상기 회전축(421)이 동일한 각도로 회전하였을 경우 관부(1)의 동일 지점에 대면할 수 있게 됨으로써 간단한 회전 구동만으로 용접방식의 변경이 가능하게 되는 것이다.

이에 더하여 도면에 도시된 바 없으나 각 용접헤드부(440)는 하나 이상의 계측기와 용접 영상을 촬영하기 위한 카메라 등을 부가적으로 포함할 수 있으며, 이들 부재 역시 각각의 회전브라켓(430)에 고정되도록 결합되어 있다.

상기 제어부(50)는 상기 대차부(10) 및 작업대(30)의 구동과 상기 용접부(40)의 용접 방식 및 설정을 제어할 수 있으며, 상기 대차부(10) 및 작업대(30)의 구동 상태는 물론 용접부(40)의 용접방식과 일련의 용접 과정에 대한 정보를 표시할 수 있다.

일 예로 상기 제어부(50)는 각 회전브라켓(430)에 결합되어 있는 용접헤드부(440)의 용접방식을 입력하여 저장할 수 있다. 그리고 상기 제어부(50)는 용접 대상 관부의 용접부위에 현재 대면하고 있는 회전브라켓(430)을 식별하기 위한 감지센서를 포함할 수 있으며, 상기 감지센서의 감지정보를 기반으로 관부(1)의 용접 부위에 대면한 용접헤드부(440)와 그 용접방식을 파악하고 이를 표시할 수 있다.

그리고 상기 제어부(50)는 관리자로부터 용접방식의 변경 명령이 입력되는 경우 복수의 회전브라켓(430) 중 어느 회전브라켓(430)에 선택된 용접방식의 용접헤드부(440)가 결합되어 있는지를 파악하고 상기 회전축(421)의 회전방향과 회전속도를 분석하여 상기 회전모터(420)의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 생성 및 출력하며 이를 상기 회전모터(420)로 전송하게 된다.

이때 상기 회전축(421)의 회전방향과 회전속도는 상기 회전브라켓(430)의 갯수와 회전브라켓(430) 상호 간에 설정된 각도 간격에 기반하여 사전에 설정될 수 있다.

한편 상기 제어부(50)는 관리자의 편의성을 도모하기 위하여 조작 패널과 디스플레이를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 작업대(30)에 상기 언급한 조작 패널 및 디스플레이를 장착하여 관리자가 일련의 용접 과정은 물론 설정값 등을 근거리에서 관찰할 수 있도록 한다.

상기 조작 패널은 각 용접기의 전류, 전압, 속도 데이터 등을 설정하거나, 용접 중 또는 용접 이전에 용접 방식을 선택하기 위한 입력부가 구비되고, 상기 대차부(10) 및 작업부(30)의 조작과 선택된 용접방식에 따른 용접헤드부(440)의 미세 조정 등을 제어할 수 있는 조이스틱이 구비될 수 있다.

상기 디스플레이는 상기 조작 패널에 의해 입력 및 설정되는 데이터는 물론 상기 용접헤드부(440)에 부가적으로 장착된 카메라로부터 촬영된 키홀 내지 용융풀 등의 용접 영상과 계측기로부터 계측되는 정보 등을 표시할 수 있다.

이하, 도 6a 및 6b를 참조하여 본 발명의 복합 자동 용접 장치의 작동 상태를 설명한다.

도 6a 및 6b는 용접 대상 관부(1)의 길이방향에 대한 용접 예를 도시한 것이며, 관부(1)의 단면 두께에 따라 초층 용접 후 적층 용접이 요구되는 경우 본 발명의 복합 자동 용접 장치를 이용하여 용접을 수행하는 과정을 설명한다.

먼저 용접 대상 관부(1)를 대차부(10)에 안착시키고, 대차부(10)의 회전롤러(130)를 회전시켜 상기 관부(1)의 용접부위가 노출되도록 위치시킨 이후 관리자로부터 선택된 하나의 용접방식의 용접토치가 상기 관부(1)의 용접부위에 대면하도록 위치시킨다.

즉 본 단계는 실제 용접 과정에 앞서 관부(1)의 안착과 용접부위의 노출은 물론 관리자로부터 선택된 하나의 용접방식을 적용하여 해당 용접방식의 용접토치(451)가 상기 관부(1)의 용접부위에 정확히 위치할 수 있도록 셋팅하는 과정이다.

이에 본 단계에서는 초층 용접으로 선택된 플라즈마 아크 용접(PAW) 방식을 수행하기 위하여 제 1용접헤드부(450)가 상기 관부(40)의 용접부위에 대면할 수 있도록 상기 용접부(40)의 횡프레임(410), 회전모터(420) 및 회전브라켓(430) 등을 제어하는 과정을 포함할 수 있다.

이후, 선택된 플라즈마 아크 용접(PAW) 방식을 통해 용접 대상 관부(1)의 길이방향에 대한 용접이 시작되면 기입력된 설정값에 따라 상기 대차부(10)가 관부(1)를 전 또는 후 방향으로 이동시키면서 초층 용접을 진행하게 된다.

상기 플라즈마 아크 용접(PAW) 방식을 통해 초층 용접이 완료되면, 적층 용접을 위하여 상기 대차부(10)는 상기 관부(1)를 다시 원위치(최초 위치) 이동시키게 되고, 적층 용접을 위한 용접 방식의 변경 과정을 수행하게 된다.

즉, 도 6b에 도시된 바와 같이 초층 용접을 위한 플라즈마 아크 용접(PAW) 방식의 제 1용접헤드부(450)로부터 적층 용접을 위한 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 방식의 제 2용접헤드부(460)로 용접방식을 변경하는 과정을 수행하게 된다.

이는 90도 간격으로 회전축(421)에 결합된 복수의 회전브라켓(430)을 상기 회전모터(420)가 시계방향으로 90도 회전시킴으로써 용이하게 용접 방식의 변경이 이루어질 수 있게 된다.

이후, 선택된 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 방식을 통해 용접 대상 관부(1)의 길이방향에 대한 용접이 다시 시작되면 기입력된 설정값에 따라 상기 대차부(10)가 관부를 전 또는 후 방향으로 이동시키면서 적층 용접이 완료된다.

이상에서는 제 1용접헤드부(450)를 플라즈마 아크 용접(PAW) 방식으로 제 2용접헤드부(460)를 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 방식으로 정의하여 초층 및 적층 용접에 적용하여 설명하였으나, 상기 용접헤드부(440)에는 상기 언급된 플라즈마 아크 용접(PAW)이나 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW)뿐 아니라 이외에도 다양한 용접 방식이 적용될 수 있으며, 상기 관부(1)의 직경이나 접합부위의 개선 형상 등의 특성을 고려하여 하나 이상의 서로 다른 용접 방식을 선택적으로 적용하여 용접을 수행할 수 있음은 당연하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10: 대차부 20 : 타워
30 : 작업대 40 : 용접부
50 : 제어부

Claims

용접 대상 관부가 안착되며 안착된 상기 관부를 전, 후 방향으로 이송하거나 관부의 원주방향으로 회전시키도록 구성되는 대차부;
상기 대차부의 일측에 이격되며 직립형으로 고정 설치되는 타워;
상기 타워에서 상기 대차부에 안착된 관부를 향하도록 설치되는 작업대;
상기 작업대에 설치되고 상기 대차부에 의해 이송되거나 회전하는 관부의 용접부위에 인접하여 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW), 서브머지드 아크 용접(SAW) 중 선택된 하나 이상의 용접 방식을 통해 상기 관부의 용접부위를 용접하는 용접부; 및
상기 대차부와 작업대의 구동과 상기 용접부의 용접 방식 및 설정을 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 용접부는,
상기 작업대의 상부면에 직립형으로 고정 설치되는 종프레임;
상기 종프레임으로부터 승강하면서 좌, 우 방향으로 이동하도록 설치되는 횡프레임;
상기 대차부를 향하는 횡프레임의 일단에 설치되며 상기 관부의 원주방향과 동일한 방향 또는 관부의 원주방향과 직교하는 방향으로 회전하는 회전축을 구비한 회전모터;
상기 회전모터의 회전축을 중심으로 상호 동일한 각도를 갖도록 이격 설치되며 상기 회전축과 연동하여 회전하는 복수의 회전브라켓;
상기 복수의 회전브라켓에 플라즈마 아크 용접(PAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 및 서브머지드 아크 용접(SAW)을 위해 각각 장착되며, 상기 관부에 인접하여 대면하도록 구성되는 복수의 용접헤드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 자동 용접 장치.
제 1항에 있어서,
상기 작업대는,
상기 타워로부터 승강 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 자동 용접 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 회전모터는,
상기 대차부를 향하는 횡프레임의 일단으로부터 관부의 길이방향을 따라 전, 후 방향 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 자동 용접 장치.
제 1항에 있어서,
상기 대차부는,
복수의 주행롤러가 구비되며 상기 용접 대상 관부가 안착되는 하나 이상의 안착대;
상기 안착대의 하부에서 상기 주행롤러와 접하면서 상기 관부의 길이방향과 수평하게 설치되는 주행레일; 및
상기 주행레일 상에서 상기 안착대가 전, 후 방향으로 이송되도록 상기 주행롤러에 회전력을 부여하는 제 1구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 자동 용접 장치.
제 5항에 있어서,
상기 대차부는,
상기 안착대의 상부면과 관부 사이에서 상호 일정한 이격 거리를 형성하면서 상기 관부의 원주방향과 동일한 방향으로 상기 관부를 회전시키도록 하는 한 쌍의 회전롤러; 및
상기 회전롤러에 회전력을 부여하는 제 2구동모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 자동 용접 장치.
제 6항에 있어서,
상기 한 쌍의 회전롤러는 상호 이격 거리가 조정되는 것을 특징으로 하는 복합 자동 용접 장치.